低信噪比下时频联合的载波同步算法

针对短突发通信在低信噪比下编码辅助同步算法存在估计精度低和同步范围小的问题,提出了一种时频联合的载波同步(JTDFDCY)算法。首先采用频域估计算法、时域估计算法和最大似然(ML)算法对导频信号进行处理,得到频率粗估计值和相位粗估计值;然后用频率粗估计值和相位粗估计值对接收信号进行补偿,并对补偿后的信号进行解调解码、重新编码、基带调制,得到软判决符号;最后采用时域相关和算法和ML算法对软判决符号进行处理,得到频率细估计值和相位细估计值,进而实现有效的载波同步。仿真结果表明:JTDFDCY算法在低信噪比下的粗估计能够兼顾频率估计范围和估计均方根误差的要求;当归一化频偏在(-0.5,0.5)范围时,仅利用6.1%的导频开销即可将系统的性能损失控制在0.1dB以内。     

OFDM系统中一种符号定时和载波频率同步算法

针对正交频分复用(OFDM)系统提出了一种新的符号定时和载波频率同步算法.该算法将整个OFDM符号分成多段,在连续多个OFDM符号中采用相关累加的方法得到对系统同步的估计函数.当分段长度小于相邻OFDM符号间的无符号间干扰(ISI)区长度时,算法可以分辨这一区间,从而得到最优符号定时同步以及载波频偏估计.分析表明最大似然(ML)算法和Karthik算法是它的一种特殊情况,计算机仿真结果表明该算法不仅可以跟踪时变信道而且其均方估计误差(MSE)要远远小于最大似然(ML)估计.     

高稳定BPSK信号载波相位同步算法

基于二相相移键控(BPSK)信号幅度剧烈变化会严重影响数字锁相环的环路带宽和稳定性,提出了一种数字自动增益控制(AGC)和锁相环(PLL)联合的高稳定BPSK信号载波相位同步算法.采用指数增益放大非相关反馈自动增益控制环路对输入调制信号进行幅度调整,使输出AGC的调制信号幅度稳定在预定值,再将幅度稳定调制信号输入到数字三阶PLL进行精确载波相位估计.仿真结果表明,算法避免了数字三阶PLL由于调制信号幅度变化带来的环路不稳定,且在信噪比(SNR)动态范围内,保证环路噪声性能满足BPSK信号解调的要求.     

非理想载波同步下的OFDM快衰落信道估计

针对非理想载波同步下的正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)系统,提出一种快衰落信道估计算法.首先,提出一种紧凑型广义信道冲击响应(generalized channel impulse response,G-CIR)自相关矩阵的对角化方法,使其随机性仅体现在对角阵中;然后,提出一种紧凑型G-CIR矩阵的压缩表示方法及其等效信道模型,减少了待估计元素个数;最后,利用最小二乘(least square,LS)估计器估计出压缩后的信道,从而实现了非理想载波同步下的OFDM快衰落信道估计.仿真结果表明,该算法能对非理想载波同步下的快衰落信道进行有效估计,并且提高了误码率(bit error rate,BER)性能。     

交织正交频分多址上行频偏和定时同步联合盲估计算法

提出了一种基于功率谱叠加的交织正交频分多址系统上行链路载波频偏和定时同步联合估计算法.该算法利用同一用户在各个子载波上具有相同载波频偏的特点,采用一个未受之前符号污染的循环前缀样值,通过抽取自相关矩阵,将属于同一用户的子载波在功率谱上进行叠加,得到更尖锐的谱峰,从而实现对载波频偏的精确估计.对不同时刻估计到的谱峰量级进行比较,可同时实现定时同步.仿真结果表明,算法在估计精度上明显优于循环平稳算法,当一帧中的符号数较大时,算法的估计精度略优于子空间法,且计算复杂度更低.     

一种改进的编码辅助载波同步算法

编码辅助同步算法利用译码软信息迭代更新同步参数,有效地实现了低信噪比环境下的载波同步。针对目前这类算法存在频偏估计范围小且估计精度受限的问题,设计了一种新的迭代载波同步系统,利用译码软信息分别进行去调制和更新误差信号,在通过改进的频偏估计器补偿频偏之后又结合科斯塔斯环(costas loop)进一步修正相偏,使得译码器和同步器均趋于收敛。仿真结果表明,提出的算法能够大幅提高频偏估计范围,且与理想同步译码相比,最大性能损失不超过0.2 dB。     

基于马氏距离的相位噪声抑制算法

针对未来长期演进上行链路中单载波频分多址(SC-FDMA)系统对相位噪声敏感的特性,提出基于马氏距离的残余相位噪声抑制算法.使用SC-FDMA系统中的导频序列对相位噪声进行初步估计补偿之后,残余的相位噪声服从高斯分布.该算法利用残余相位噪声的统计分布信息来计算接收符号到各个星座符号之间的马氏距离,再选取马氏距离取得最小值时对应的星座符号作为发送符号的估计.仿真结果表明:该算法能很好地消除残余相位噪声的影响,降低接收端恢复数据的误符号率,提高系统性能.     

一种改进的用于TDS-OFDM系统的频率同步算法

本文提出了一种改进的用于采用交替伪随机(PN)序列的TDS-OFDM系统的频率同步算法.改进算法理论支持来源于传统算法中延长频偏估计的相关延迟长度能够极大地改善频偏估计精度,并利用TDS-OFDM系统中两个相邻的PN序列之间存在的最小相同符号以达到延长相关延迟长度的目的.相比于传统的频偏估计,改进后的频率同步算法能够将归一化后的频偏估计方差从10-8降至到10-12.同时改进后的同步算法通过对传统算法的推导理论进行简化,实现只需得到接收信号就可完成频偏误差估计,这比起传统算法需要接收信号与本地产生的PN序列相关后才能得到频率误差估计,改进后的算法会显得更有效率.     

基于最优化搜索的迭代载波同步算法

码辅助的迭代同步算法将编码增益引入到同步环路中,能够有效实现低信噪比环境下的载波同步。针对低信噪比条件下码辅助同步算法存在参数估计范围小的问题,提出了基于最优化搜索的迭代载波同步算法。该算法通过研究载波偏差与译码软信息的关系,得出一种较简单的评价函数,再利用均匀搜索方式结合改进的Powell算法来获取同步参数的最佳估计,以实现准确的载波恢复。仿真实验验证了该算法在低信噪比条件下,能够有效补偿载波偏移,且具有较大的同步范围,在一定迭代次数之后可逼近理想同步。     

非整数倍采样情况下的符号定时同步研究

符号定时同步是数字信号解调的关键技术之一。实际应用中,为简化模数转换操作,数字接收机通常采用相对固定的采样速率对不同符号速率的信号进行采样,而传统的符号同步算法无法实现每个符号非整数个采样点的信号的同步。针对非整数倍采样情况下的定时同步问题,在传统最大平均功率算法的基础上,提出一种由多相滤波器、改进的积分级联梳状(CIC)插值滤波器和最大平均功率算法构成的符号同步方法,对非整数倍采样信号进行整数倍采样变换,再进行符号定时同步。以最具有代表性的16QAM和32QAM信号为例对算法进行仿真,仿真结果表明,新算法在保证较低的运算复杂度的同时,具有较高的估计精度,能够适用于MQAM信号在非整数倍采样情况下的符号定时同步。     

正交频分复用多载波系统的同步算法及性能仿真

在研究OFDM系统的符号、帧定时同步算法的基础上,对基于空符号能量检测的帧定时同步算法及延时相关定时算法进行了仿真,提出了改进型的基于空符号能量检测的帧定时同步算法及双自相关滑动算法,得出了相关结论.     

一种低复杂度的DVB-T定时同步方法

提出了一种低复杂度的定时同步方法,采用基于循环前缀的最大似然联合估计算法完成符号粗同步;采用估算同一符号的导频点数据相位差的算法完成符号细同步;采用估算相邻符号的导频点数据相位差的算法完成采样频偏同步.仿真结果表明,在DVB-T给定的多径衰落信道条件下,整个定时同步环路能准确定时,最大能纠正相对误差为330×10-6的采样频偏.较传统的Wallace Tree方法实现符号粗同步,降低了53.2%的硬件复杂度,整个定时同步环路节省了约26%的逻辑电路资源.     

一种低SNR下APSK载波相位盲同步方法

提出了一种工作在低信噪比(SNR)条件下,由最小均方误差(MMSE)鉴相和数字二阶闭环组成的幅相键控(APSK)载波相位盲同步方法.给出了载波相位同步环路的参数、采样速率匹配方法及其定点优化实现方案.与盲同步中常见的判决引导算法相比,MMSE鉴相算法无需符号硬判决,对符号误判不敏感,因此具有更大的鉴相范围,降低了相位模糊的重数;运算量虽较大,但可以采用查表法克服这一缺点.     

基于部分检测相关的OFDM符号同步新算法

在DVB-T(D igitalTerrestrialV ideo B roadcasting)系统中,针对传统ML(M aximum L ikelihood)符号同步算法在多径信道中估计误差大,实现复杂度高的缺点,提出一种新的OFDM(O rthogonal Frequency D ivisionMu ltip lexing)盲符号同步算法———部分检测相关(PMC:Partial M easuring Correlation)算法。该算法基于OFDM信号的自相关性,通过检测OFDM部分循环前缀(CP:Cyc lic Prefix)的自相关结果估计符号同步。相对于传统的最大似然(ML)算法,PMC算法省去了保护间隙(G I:Guard Interval)检测模块,且相关运算量降低;同时,在多径信道下估计误差远小于传统ML算法。通过理论分析和计算机仿真说明了PMC盲符号同步算法的良好性能和低复杂度。     

宽带无线通信的单载波频域均衡技术研究

无线环境下,宽带通信面临严重的多径衰落问题.多径时延扩展到数+到数百个符号,造成严重的符号间干扰.单载波频域均衡(SC-FDE)是解决宽带无线通信系统中多径衰落问题的一个方案.文中探讨了SC-FDE系统的组成结构和处理流程,将SC-FDE与目前被广泛关注的OFDM进行了对比.SC-FDE是一种单载波体制,可在采用高效频域均衡算法的同时保留传统单载波系统的成熟技术.研究了如何将单载波系统中成熟的锁相技术和OFDM的帧同步算法应用于SC-FDE.最后分析了SC-FDE信道估计与均衡算法;通过仿真对SC-FDE的性能进行了验证.结果证明了SC-FDE对抗多径衰落的有效性.     

MPSK 信号判决预测载波相位估计

为解决在采用相干检测的数字通信中，参考载波的同步这一关键问题，给出了一种适用于多相移键控（ＭＰＳＫ）信号、能够校正较大频偏的载波相位估计算法。该算法能够捕捉的频偏可达符号速率的１／２（能跟踪的频偏范围远比这个范围要大）；在此范围之内，载波同步性能几乎与频偏无关。由于该算法要求发送数据的帧结构中包含用于初始同步训练序列，故而该算法更适合于突发工作方式。以正交移相键控（ＱＰＳＫ）信号为例，详细讨论了该算法的性能，并给出了计算机仿真的结果。     

正交频分复用分组传输系统中载波频偏和信道的联合估计

针对传统接收机将载波频偏和信道状态独立估计带来性能损失的缺点,提出了一种载波频偏和信道的联合估计算法.该算法由两个独立的载波频偏和信道估计单元通过迭代的方法实现,其中信道估计单元利用载波频偏估计单元提供的载波频偏估计信息和最大似然方法估计信道状态信息,而载波频偏估计单元则利用信道估计单元提供的信道估计信息和最大似然方法估计载波频偏.随着载波频偏估计单元与信道估计单元间估计信息的不断交换,载波频偏和信道估计的精度得到逐步提高.由于该算法避免了复杂的多维搜索算法,因此具有较低的计算复杂度.此外,在算法迭代过程中考虑了信道估计噪声的影响,进一步提高了估计的精度.仿真结果表明,当符号能量噪声比大于18dB时,可以获得接近理想同步的误码性能.     

基于联合频分复用的水下多载波调制技术

目前水声通信的OFDM调制是一种高效率的多载波调制技术,但严格要求子载波正交,对频偏敏感.水声通信中主要采用多普勒补偿或增加子载波滤波器的方法解决多普勒频移的问题,实现复杂.本文从新的角度,即增大子载波间间隔角度研究减小子载波间干扰(ICI),提出一种联合频分复用(C-FDM)方法,将多个OFDM子载波模块联合形成一个C-FDM子载波模块,并将频率相同的子载波放在相邻位置.在C-FDM和OFDM符号长度相同情况下,C-FDM的子载波间隔更大,不需要增加复杂补偿算法,就能有效提高抗多普勒频移能力.仿真结果表明C-FDM技术在水声信道中有更优良的误码率性能.     

MB-OFDM UWB接收机IQ不平衡和载波频偏的联合估计与补偿

研究多频带正交频分复用超宽带（MB-OFDM UWB）接收机的IQ不平衡和载波频偏对系统性能的影响,提出一种时频域结合的IQ不平衡和载波频偏参数估计和补偿方法.接收机利用同一频带上的3个重复前导符号在时域作载波频偏估计和IQ不平衡估计,对数据单元预补偿;接收机利用数据单元的导频在频域进行残余IQ不平衡的逐段估计和补偿.仿真结果表明,这种时频域结合的参数估计和补偿方法能够克服IQ不平衡和载波频偏所带来的影响,当归一化CFO设定为40 PPM时,可以实现幅度不平衡因子g=1.1和相位不平衡因子θ=10°以内的有效补偿.所设计方法具有较高的精度,并且适用于长符号MB-OFDM UWB系统.      

正交频分复用系统发射机接收机同相/正交不平衡补偿算法

为了弥补由同相/正交(IQ)不平衡造成的正交频分复用(OFDM)系统误码性能损耗,该文提出了一种发射机和接收机IQ不平衡的频域补偿算法.通过设计特殊结构的训练序列实现了信道和IQ不平衡参数的联合估计.充分挖掘了受IQ不平衡影响的时域多径信道特性,以减少所需训练序列数目.通过利用估计结果对IQ不平衡进行补偿获得OFDM信号检测结果.仿真结果表明,该算法只采用2个OFDM训练符号,其误码性能可超过采用32个训练符号的传统算法,并接近已知IQ不平衡参数和信道信息的理想系统.